اگر سیستم نیتریفیکاسیون لجن فعال از کار بیفتد، واقعاً یک "مشکل بزرگ" در تصفیه خانه‌های فاضلاب است. گاهی اوقات، وقتی داده‌ها روز بعد بیرون می‌آیند، شاخص نیتروژن آمونیاکی به شدت افزایش می‌یابد، که می‌تواند باعث اضطراب اپراتورها شود. این سیستم نیتریفیکاسیون مانند یک دختر کوچک ظریف است، اگر کمی ناراحت باشد می‌تواند "اعتصاب" کند. امروز، بیایید در مورد چگونگی "فروپاشی" آن گام به گام صحبت کنیم.
ابتدا، بیایید در مورد "کارمندان اصلی" این سیستم نیتریفیکاسیون - باکتری‌های نیتریفایر صحبت کنیم. این کوچولوها ممکن است چشمگیر به نظر نرسند، اما آنها نیروی اصلی در پردازش نیتروژن آمونیاکی هستند، که به دو دسته تقسیم می‌شوند: یکی باکتری‌های نیتریت که نیتروژن آمونیاکی را به نیتریت تبدیل می‌کنند. نوع دیگر باکتری‌های نیترات هستند که نیتریت را به نیترات تبدیل می‌کنند. آنها مانند کارگران در یک خط مونتاژ هستند، آنها باید با هم و بدون وقفه کار کنند تا کار را به خوبی انجام دهند. اما این دو باکتری یک مشکل مشترک دارند: آنها از سرما، گرسنگی و خستگی می‌ترسند. اگر محیط کمی نامناسب باشد، بلافاصله آنها را رها می‌کنند.
ابتدا، بیایید در مورد رایج‌ترین "قاتل" - دما صحبت کنیم. به آن فکر کنید، راحت‌ترین دما برای باکتری‌های نیتریفایر 25 تا 30 درجه سانتی‌گراد است، درست مثل اینکه ما در بهار با پوشیدن یک کت نازک احساس راحتی می‌کنیم. اما به محض اینکه دما ناگهان کاهش می‌یابد، به عنوان مثال، گرمایش ناگهان در زمستان قطع می‌شود، یا آب سرد توسط باران در تابستان به استخر بیوشیمیایی ریخته می‌شود، و دما به زیر 10 درجه می‌رسد، به نظر می‌رسد این باکتری‌ها یخ زده‌اند، و فعالیت آنها مستقیماً به نصف کاهش می‌یابد. حتی مرگبارتر این است که باکتری‌های نیترات نسبت به باکتری‌های نیتریت به سرما حساس‌تر هستند. وقتی آنها سست می‌شوند، نیتریت در استخر جمع می‌شود. باکتری‌های نیتریت در جلوی آنها می‌بینند که "محصولات نیمه‌تمام" بیشتر و بیشتر جمع می‌شوند، و دیگر دل و جرات کار کردن ندارند. کل زنجیره نیتریفیکاسیون به این شکل گیر می‌کند. قبلاً یک تصفیه خانه فاضلاب وجود داشت، و ناگهان یک موج سرما در پاییز آمد. گرمایش به موقع در شب روشن نشد، و روز بعد نیتروژن آمونیاکی مستقیماً روی کنتور منفجر شد. پس از بررسی، این دما بود که باعث مشکل شد.
علاوه بر این، گفتن اینکه مشکلی در غذا وجود دارد نیز می‌تواند سیستم را از کار بیندازد. اصطلاح 'خوردن' در اینجا عمدتاً به غلظت و بار نیتروژن آمونیاکی در ورودی اشاره دارد. گاهی اوقات کارخانه‌ها ناگهان فاضلاب با غلظت بالا تخلیه می‌کنند و باعث می‌شود نیتروژن آمونیاکی از 50 میلی‌گرم در لیتر معمول به 200 میلی‌گرم در لیتر افزایش یابد. این مانند پر کردن یک میز چربی برای باکتری‌های نیتریفایر است، که آنها اصلاً نمی‌توانند آن را هضم کنند. این باکتری‌ها معمولاً آهسته غذا می‌خورند، اما وقتی ناگهان چنین غذای بزرگی دارند، یا "تا حد مرگ کشیده می‌شوند" یا به سادگی در اعتراض "اعتصاب گرسنگی" می‌کنند. همچنین وضعیتی وجود دارد که در آن "غذایی برای خوردن وجود ندارد"، مانند زمانی که کارخانه تولید را متوقف می‌کند و نیتروژن آمونیاکی در ورودی تقریباً صفر است. باکتری‌های نیتریفایر وقتی بسیار گرسنه هستند، یکدیگر را "می‌جوند" و تعدادشان کاهش می‌یابد. وقتی ورودی عادی است، حتی اگر غذا وجود داشته باشد، باکتری‌های کافی برای کار وجود نخواهد داشت و سیستم به طور طبیعی فرو می‌پاشد. درست مثل فردی که چندین روز گرسنه بوده است، ناگهان از او خواسته می‌شود که کار سنگینی انجام دهد، قطعاً غیرقابل تحمل است.
اکسیژن محلول نیز یک نقش کلیدی است. باکتری‌های نیتریفایر "دیوانه‌های اکسیژن" هستند، و اکسیژن محلول در استخر بیوشیمیایی باید در 2 میلی‌گرم در لیتر یا بالاتر حفظ شود تا آنها آزادانه نفس بکشند. اگر تجهیزات هوادهی خراب شوند یا مواد آلی در آب ورودی ناگهان افزایش یابد، باکتری‌های هوازی برای خوردن مواد آلی و مصرف تمام اکسیژن هجوم می‌آورند، در حالی که باکتری‌های نیتریفایر در یک مخزن مهر و موم شده به دام می‌افتند و در عرض چند دقیقه خفه می‌شوند. من یک کارخانه کوچک را دیده‌ام که در آن تسمه فن هوادهی شکسته بود و به موقع کشف نشد. پس از دو ساعت بدون هوادهی، اکسیژن محلول در مخزن به زیر 0.5 میلی‌گرم در لیتر رسید. تا زمانی که تعمیر شد، سیستم نیتریفیکاسیون قبلاً فروپاشیده بود و بیش از نیم ماه طول کشید تا بهبود یابد. آنچه حتی ناامیدکننده‌تر است این است که گاهی اوقات سطح اکسیژن محلول در نوسان است، مانند فردی که مدتی در آب نگه داشته می‌شود و سپس بیرون کشیده می‌شود تا نفس بکشد. باکتری‌ها به سادگی نمی‌توانند سازگار شوند و فعالیت آنها به آرامی کاهش می‌یابد.
مقدار pH نیز یک 'قاتل نامرئی' است. باکتری‌های نیتریفایر محیط‌های خنثی تا قلیایی را ترجیح می‌دهند، با مقادیر pH بین 7.5 تا 8.5 که فعال‌ترین هستند. اما اگر آب ورودی ناگهان فاضلاب اسیدی را حمل کند، مانند اسید زباله تخلیه شده از یک کارخانه شیمیایی، یا اگر پساب از یک مخزن بی‌هوازی بیش از حد به عقب برگردد، و باعث شود مقدار pH در مخزن به زیر 6 برسد، این باکتری‌ها بلافاصله مانند سرکه پژمرده می‌شوند. یک بار از یک کارخانه بازدید کردم که فاضلاب شیمیایی را پردازش می‌کرد، و کارگاه همسایه مخفیانه یک دسته از فاضلاب شستشوی اسیدی را تخلیه کرد. pH مخزن بیوشیمیایی از 7.8 به 5.2 کاهش یافت و باکتری‌های نیتریفایر "به طور جمعی مردند". نیتروژن آمونیاکی به مدت چند روز کاهش نیافت، و در نهایت، ما مجبور شدیم سویه‌های جدیدی از باکتری‌ها را برای نجات آن اضافه کنیم.
یکی دیگر از دلایل که به راحتی نادیده گرفته می‌شود، حمله غافلگیرانه مواد سمی است. "توانایی ضد سمی" باکتری‌های نیتریفایر به طرز تأسف‌باری ضعیف است، مانند فلزات سنگین (مانند مس و روی)، حلال‌های آلی (مانند الکل و استون)، و حتی مقداری آب ضدعفونی‌کننده باقیمانده، که برای آنها بسیار سمی هستند. گاهی اوقات وقتی کارخانه‌ها تجهیزات را تمیز می‌کنند و فاضلاب را با ضدعفونی‌کننده تخلیه می‌کنند، حتی اگر غلظت فقط چند ppm باشد، می‌تواند باکتری‌های نیتریفایر را کاملاً از بین ببرد. حتی موذیانه‌تر این است که برخی از مواد سمی بلافاصله باعث فروپاشی سیستم نمی‌شوند، بلکه به آرامی جمع می‌شوند. آنها می‌توانند امروز و فردا مقداری آسیب ایجاد کنند، و تا زمانی که کشف شوند، باکتری‌های زیادی باقی نمانده است. این "مسمومیت مزمن" دشوارتر از "مسمومیت حاد" است.
علاوه بر این عوامل خارجی، وضعیت فیزیکی ضعیف خود سیستم نمی‌تواند در برابر آشفتگی مقاومت کند. به عنوان مثال، اگر سن لجن خیلی کم باشد، باکتری‌های نیتریفایر به طور طبیعی به آرامی تولید مثل می‌کنند و حدود 20 روز طول می‌کشد تا یک نسل جدید رشد کنند. اگر سن لجن فقط 10 روز باشد، باکتری‌های تازه رشد یافته اخراج می‌شوند و هیچ راهی برای ذخیره مقدار وجود نخواهد داشت. همچنین، غلظت لجن خیلی کم است، درست مثل اینکه سربازان کمی در میدان جنگ وجود دارند، حتی اگر بتوانیم بجنگیم، نمی‌توانیم در برابر حمله دشمن مقاومت کنیم، و حتی یک نوسان کوچک نیز نمی‌تواند مقاومت کند. برخی از کارخانه‌ها عمداً غلظت لجن را برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها کاهش می‌دهند، که منجر به تأثیر جزئی بر بار می‌شود و سیستم مستقیماً سقوط می‌کند. در عوض، آنها پول بیشتری را صرف تعمیرات می‌کنند، که مانند برداشتن دانه‌های کنجد و از دست دادن هندوانه است.
در نهایت، یک 'اثر پروانه‌ای' وجود دارد: هنگامی که سیستم شروع به از کار افتادن می‌کند، اگر به موقع تشخیص داده نشود، مشکلات کوچک می‌توانند به مشکلات بزرگ تبدیل شوند. به عنوان مثال، اگر نیتروژن آمونیاکی در ابتدا کمی افزایش یابد و جدی گرفته نشود، باکتری‌ها به دلیل بدتر شدن "نتایج کار" فعالیت خود را از دست می‌دهند. متعاقباً، اکسیژن محلول ممکن است به دلیل کاهش باکتری‌ها "بیش از حد" ظاهر شود، و مبتدیان ممکن است اشتباهاً معتقد باشند که هوادهی کافی است و در عوض هوادهی را کاهش دهند. تا زمانی که کشف شد، لجن در استخر سیاه و بدبو شده بود و باکتری‌های نیتریفایر قبلاً از بین رفته بودند. در این مرحله، بازیابی پس از یک ماه یا بیشتر غیرممکن بود.
بنابراین، فروپاشی سیستم نیتریفیکاسیون هرگز ناگهانی نیست، مانند یک اثر دومینو که در آن اولین کارت می‌افتد (مانند تغییر ناگهانی دما)، کارت‌های زیر (کاهش فعالیت باکتریایی، تجمع نیتروژن آمونیاکی، بدتر شدن لجن) به دنبال آن می‌افتند، و در نهایت کل سیستم کاملاً فرو می‌پاشد. برای اطمینان از عملکرد پایدار این سیستم، باید به اندازه مراقبت از یک کودک مراقب بود: دائماً دما، pH، اکسیژن محلول را کنترل کنید، بار ورودی را کنترل کنید و از ورود مواد سمی جلوگیری کنید. وضعیت لجن را به طور منظم مشاهده کنید و در صورت مشاهده هرگونه ناهنجاری، فوراً تنظیمات را انجام دهید. به هر حال، تنها با پرورش باکتری‌های نیتریفایر می‌توانند به طور موثر به ما در تصفیه فاضلاب کمک کنند و اطمینان حاصل کنند که پساب با استانداردها مطابقت دارد.
